JP3161651U

JP3161651U - Ｌｅｄ光学レンズ

Info

Publication number: JP3161651U
Application number: JP2010003469U
Authority: JP
Inventors: リンイー−ジー; ホイェン−ウェイ
Original assignee: ジーニアスエレクトロニックオプティカルカンパニーリミティッド
Priority date: 2010-05-07
Filing date: 2010-05-25
Publication date: 2010-08-05
Anticipated expiration: 2020-05-25
Also published as: TWM388649U

Abstract

【課題】複数のエピタキシャル型素子が出射した光束が拡散され、元々通過した光束の屈折方向を維持し、複数のエピタキシャル型素子の間に生じた陰影が淡化されて、飽和したスポット光として現れるのみならず、さらには元来の集光効果も保持できるＬＥＤ光学レンズを提供する。【解決手段】ＬＥＤ光学レンズは、上から下に向けて幅が逓減していく円弧状曲面である外径面を備えており、外径面の底部には環状底面が形成される。環状底面の中心軸方向には、ＬＥＤを実装するためのキャビティが設けられており、その内壁が多角形柱面とされて、その内側最上面が光入射平面である。外径面の最上端で環状底面に対向して光出射平面が設けられており、光出射平面の外縁には外側に広がる光出射斜面が延びている。【選択図】図２

Description

本考案はＬＥＤ光学レンズに関し、とりわけマルチチップ（ｍｕｌｔｉ−ｃｈｉｐ）ＬＥＤ光源装置用の照明機器を提供する。

発光ダイオードはＬＥＤ（ＬｉｇｈｔＥｍｉｔｔｉｎｇＤｉｏｄｅ）は、半導体材料で製造された発光素子であって、消費電力が少なく、素子の寿命が長く、予熱時間を必要とせず、反応速度が速いなどの長所を備えているため、近年来広く運用されている。ＬＥＤ光は指向性が高いという特性を備えているため、光学レンズにより、ＬＥＤから出射された光束の大きさを調節して、ＬＥＤの光束の分布を最適化することで、所望の規格・基準を実現している。

一方、ＬＥＤランプに合わせて設けられる光学レンズを利用するということは、サイズにおいて制限があって、ＬＥＤの主な光も発光角度の小さな範囲内に集中してしまうので、もし光学レンズの大きさが足らない場合、ＬＥＤにおける角度の小さな光は全く利用されない。もしＬＥＤの光エネルギーが最も多い場所を利用できれば、集光効果を高めることができる。

さらには、一般的な光学レンズを、複数のエピタキシャル型素子を封止にてＬＥＤとしたマルチチップＬＥＤ光源モジュールに組付けた後、光学レンズがＬＥＤが出射した光束を小さく調整したとき、光束は平行光に近く出射されるが、マルチチップＬＥＤは複数のエピタキシャル型素子を含むため、複数のエピタキシャル型素子は互いの間に隙間ができることから、エピタキシャル型素子が光を個別に平行に出射した後には、隣接するエピタキシャル型素子の平行光の間にも隙間が生じる。四個のエピタキシャル型素子を田の字状に配設したマルチチップＬＥＤを例にとり、さらに図７に示すものを合わせると、ＬＥＤの光束が、入射面が円形柱面１３３を通過するとき、ＬＥＤの光束は円形柱面１３３を通過した後にはＸ−Ｙ面の方向（例えば一点破線の中心線に示す）では変わることはないので、前記の生じた隙間はスクリーン上で四個の四角形のスポット光となって現れて、各スポット光の間には隙間、ちょうど十字状の陰影が中間に存在してしまう。

従来の光学レンズをＬＥＤに組み合わせた後における、ＬＥＤにおける角度の小さな光を十分に利用できない、そしてスクリーン上にエピタキシャル型素子の間で生じた陰影隙間が現れてしまうという欠点に鑑み、本考案の技術では特に前記した改善が待たれる部分に刷新的な改良を加えて、数回に及ぶ試作および実験を経て、ついに本考案を完成させるとともに、本願の実用新案を出願するものである。

本考案の主な目的は、構造形態を改変することにより、前記ＬＥＤ光学レンズは、ＬＥＤ光束を規則的に拡散させるのみならず、ＬＥＤにおける角度の小さな光を十分に利用し、そしてマルチチップＬＥＤがスクリーン上に生じてしまう隙間陰影を淡化させて、飽和したスポット光の状態で表現して、集光効果の要求に影響を及ぼさないマルチチップＬＥＤ光源に組付けられて使用されるＬＥＤ光学レンズを提供するものである。

上記目的を達成するために、本考案では、外径面と、環状底面と、キャビティと、光出射平面と、光出射斜面とを備えているＬＥＤ光学レンズであって、
前記外径面は上から下に向けて幅が逓減していく円弧状曲面であり、
前記環状底面は外径面の底部に設けられており、
前記キャビティは、ＬＥＤ素子を収容するために環状底面から上に向かって適度な高さで形成された凹部空間であって、前記キャビティは主にその内壁に多角形柱面が設けられ、内側最上面には光入射平面が設けられており、
前記光出射平面は、本実施例においては周縁が円形とされており、キャビティの光入射平面上方に設けられ、光入射平面との間に適度な距離を持っており、
前記光出射斜面は、光出射平面の周縁から上に向かって外側に広がるように外径面の最上端にまで延びており、前記光出射斜面は光出射平面と挟角を形成する傾斜テーパ面となっている。

前記構造の構成によれば、キャビティにマルチチップＬＥＤを装着した後、マルチチップＬＥＤにより発生した光束は外径面により全反射されて光束が小さくなり、さらに外径面で全反射された光束を光出射傾斜面により調整して、光束の集光効果を所定の要求にまで達成させて、しかもマルチチップＬＥＤにおける角度の小さな光を十分に利用する効果を備えている。また、マルチチップＬＥＤの光束は多角形柱面を通過した後に屈折して、Ｘ−Ｙ面における光束の屈折方向を改変することができ、そして光束はキャビティ最上面に配置されている光入射平面を通過する、つまりＺ方向の屈折光束には大きな影響変化はない。これにより、マルチチップＬＥＤの複数のエピタキシャル型素子が出射した光束は多角形柱面により拡散されて、隣接するエピタキシャル型素子の間で生じた元よりの陰影がスクリーン上で淡化されるとともに、スポット光が飽和して現れ、しかも集光には影響しないという効果を備える。

さらに、キャビティ内に設けられている前記多角形柱面の辺の数には一定の制限がある。もし多すぎると、多角形が円形に近くなりすぎて、ＬＥＤの光束を拡散させる効果が失われ、もし少なすぎると、スポット光が多角形の形状となって現れるので、本考案における多角形柱面の辺の数は１０辺から４０辺の範囲が好ましく、特に２５辺で設計したときに最適な効果をもたらす。

本考案の構造における好ましい実施例の立体図である。本考案の構造における好ましい実施例の正面断面図である。本考案の構造における好ましい実施例の平面図である。本考案の構造における好ましい実施例の平面立体図である。本考案の構造における好ましい実施例の光束屈折概略図一である。本考案の構造における好ましい実施例の光束屈折概略図二である。光束が円形柱面および多角形柱面を通過する場合の屈折概略図である。

ここでは、本考案の各々の好ましい実施例における図面を合わせて、詳しい説明を行うことにより、本考案に関連する技術の当業者が本発明の記載により実施できることを図るものである。まず、図１ないし図４を合わせて参照されたい。本考案はＬＥＤ光学レンズ１０であって、外径面１１と、環状底面１２と、キャビティ１３と、光出射平面１４と、光出射斜面１５とからなる。

前記外径面１１は上から下に向けて幅が逓減していく円弧状曲面である。

前記環状底面１２は外径面１１の底部に設けられている。

前記キャビティ１３は、ＬＥＤ素子を収容するために環状底面１２から上に向かって適度な高さで形成された凹部空間であって、本実施例における前記キャビティ１３は主にマルチチップＬＥＤ（図示しない）の装着のために提供されるものであり、マルチチップＬＥＤは複数のエピタキシャル型素子を封止してなり、そして前記キャビティ１３は主にその内壁に多角形柱面１３１が設けられ、内側最上面には光入射平面１３２が設けられている。

前記光出射平面１４は、本実施例においては周縁が円形とされており、キャビティ１３の光入射平面１３２上方、つまり対向する位置の外側に設けられており、光入射平面１３２との間に適度な距離を持って平行状態となっている。

前記光出射斜面１５は、光出射平面１４の周縁から上に向かって外側に広がるように外径面１１の最上端にまで延びており、前記光出射斜面１５は光出射平面１４と挟角を形成する傾斜テーパ面となっている。光出射平面１４と光出射斜面１５との挟角の大きさを調整することで、外径面１１を通過した全反射後のＬＥＤ光束を調整することになる。

図５に示すように、上記構造で構成されたＬＥＤ光学レンズ１０によれば、キャビティ１３にマルチチップＬＥＤを装着した後、マルチチップＬＥＤにより発生した光束は外径面１１により全反射されて光束が小さくなり、さらに外径面で全反射された光束を光出射斜面１５により調整して、光束の集光効果を所定の要求にまで達成させて、しかもマルチチップＬＥＤにおける角度の小さな光を十分に利用する効果を備えている。

さらには、図７に示すように、マルチチップＬＥＤの光束は多角形柱面１３１を通過した後に屈折して、Ｘ−Ｙ面における光束の屈折方向を改変することができ（破線で示す）、そして光束はキャビティ１３最上面に配置されている光出射平面１３２を通過する、つまりＺ方向の屈折光束には大きな影響変化はない。これにより、マルチチップＬＥＤの複数のエピタキシャル型素子が出射した光束は多角形柱面１３１により拡散されて、隣接するエピタキシャル型素子の間で生じた元よりの陰影がスクリーン上で淡化されるとともに、スポット光が飽和して現れ、しかも集光には影響しないという効果を備える。

また、キャビティ１３に設けられている前記多角形柱面１３１の辺の数には一定の制限がある。もし多すぎると、多角形が円形に近くなりすぎて、ＬＥＤの光束を拡散させる効果が失われ、もし少なすぎると、スポット光が多角形の形状となって現れるので、本考案における多角形柱面１３１の辺の数は１０辺から４０辺の範囲が好ましく、特に２５辺で設計したときに最適な効果をもたらす。

上記をまとめるに、これは本考案の好ましい一実施例に過ぎず、本考案の実施範囲を限定するためのものではない。本考案の実用新案登録請求の範囲に基づき行われる均等の変化および付加は、いずれも本考案の実用新案登録請求の範囲に含まれるものである。

１０ＬＥＤ光学レンズ
１１外径面
１２環状底面
１３キャビティ
１３１多角形柱面
１３２光入射平面
１３３円形柱面
１４光出射平面
１５光出射斜面

Claims

外径面を備えており、外径面の底面には中心軸方向にキャビティが設けられており、外径面の最上端には光出射平面が設けられているＬＥＤ光学レンズであって、
前記キャビティの内壁が多角形柱面とされていることを特徴とするＬＥＤ光学レンズ。
前記外径面が上から下に向けて幅が逓減していく円弧状曲面であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光学レンズ。
前記キャビティの最上端には光入射平面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光学レンズ。
前記光出射平面の周縁に沿って上に向かって、外側に広がる光出射斜面が設けられていることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光学レンズ。
前記多角形柱面の辺の数が１０辺ないし４０辺であることを特徴とする請求項１に記載のＬＥＤ光学レンズ。
外径面を備えており、外径面の底面には中心軸方向にキャビティが設けられており、外径面の最上端には光出射平面が設けられているＬＥＤ光学レンズであって、
前記キャビティの内壁が多角形柱面とされており、そして前記光出射平面の周縁に沿って上に向かって、外側に広がる光出射斜面が設けられていることを特徴とするＬＥＤ光学レンズ。
前記キャビティの最上端には光入射平面が設けられており、光出射平面が光入射平面と対向する外側端に設けられていることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ光学レンズ。
前記多角形柱面の辺の数が１０辺ないし４０辺であることを特徴とする請求項６に記載のＬＥＤ光学レンズ。